KR20140115714A - Hybrid Type Heat-Pump System using air heat - Google Patents

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KR20140115714A
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(주) 지산에너텍
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Abstract

The present invention relates to a hybrid type heat pump system using air heat and water heat as a heat source. The heat pump system of the present invention comprises two processing units for providing water; two heat exchangers for heat-exchanging with water; a heat pump unit having an air heat exchanger (an evaporator); a defrosting unit designed using the processing units; and serial and parallel pipelines installed in the heat pump unit. The heat pump system optimally operates based on each operation state of the system in order to generate hot water and cold water and to perform a defrosting process.

Description

하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템 {Hybrid Type Heat-Pump System using air heat}[0001] Hybrid type air heat pump system [0002]

본 발명은 히트펌프 시스템에 관한 것으로 특히, 열원으로서 공기열과 수열을 이용하는 소위 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, to a so-called hybrid type air heat pump system using air heat and hydrothermal heat as heat sources.

일반적으로 히트펌프란 공기, 지하수, 저장수 등으로부터 열을 고온 또는 저온 펌핑하는 장치를 말하며, 주로 건축물이나 시설재배 하우스, 산업시설 등의 냉·난방, 냉·온수 공급, 기타 열교환 등의 목적으로 사용되는 것이다. 이 용도의 히트펌프는 기본적으로는 증발기, 압축기, 응축기, 팽창밸브 등을 포함하여 구성되며, 작동유체인 열매체는 각 요소를 회로적으로 순환하면서 필요에 따라 흡열 및 방열을 수행하게 되어 있다.
Generally, a heat pump refers to a device that pumps heat or low temperature from air, ground water, and stored water. It is mainly used for the heating and cooling of buildings, industrial houses, industrial facilities, It is used. The heat pump for this purpose basically comprises an evaporator, a compressor, a condenser, an expansion valve, and the like, and the heat medium oil heat exchanger circulates the elements in a circuit, and performs heat absorption and heat dissipation as needed.

이 시스템에 사용되는 열원으로서, 종래에는 주로 공기열이나 지하수 또는 폐수 등을 이용하여 왔다. 그런데 한 가지 열원의 지속적인 이용에 의한 시스템 과부하 문제, 종류에 따라 열원의 지속적인 공급이 어려운 문제 및 열원의 경제성 문제들이 제기됨에 따라 최근에는 두 개의 열원을 이용하는 소위 하이브리드형 시스템이 제안되기에 이르렀다.
As a heat source used in this system, conventionally, air heat, ground water, or wastewater have been mainly used. However, due to the problem of system overload caused by continuous use of one heat source, difficulty in supplying the heat source continuously depending on the kind, and economical problems of the heat source, problems have arisen and a so-called hybrid system using two heat sources has recently been proposed.

본 발명에 비교될 수 있는 종래기술로서 아래 두 가지를 예로 든다.
As the prior art that can be compared to the present invention, the following two examples are given.

우선, 실용등록 제339347호에는 수열과 공기열을 이용하는 하이브리드 히트펌프가 개시되어 있다. 이 장치는 낮에는 폐온수를 이용하고 밤에는 공기열을 이용하여 열교환이 이루어지도록 함으로써, 지속적인 열교환에 의한 히트펌프의 기계효율을 향상시키고 동시에 에너지 비용을 절감한다는 것이다.First of all, in a practical registration No. 339347, a hybrid heat pump using hydrothermal and air heat is disclosed. The device uses the hot water during the day and the heat exchange at night using the air heat to improve the mechanical efficiency of the heat pump by continuous heat exchange and at the same time to reduce the energy cost.

그러나 이 구조는 수열과 공기열이 적절하게 혼용되는 것이 아니라, 단지 선택적으로 사용되도록 구성되어 있다. 따라서 이는 종래의 단일 열원을 이용하는 장치에 비하여 실질적으로 다를 바가 없다고 할 수 있다.
However, this structure is not designed to mix the heat and air heat properly, but is designed to be used selectively. Therefore, it can be said that this is substantially different from a device using a conventional single heat source.

다음, 특허 제1093211호에는 공기열 및 수열원을 이용한 히트펌프들을 이용한 하이브리드형 냉·온수 시스템이 개시되어 있다. 이 시스템은 각각 공기열과 수열을 이용하는 두 개의 히트펌프 유닛을 결합함으로써 열원의 지속적인 공급, 기계적 안정 및 열원 상호간의 교차이용 등이 가능하다는 것이다.Next, Japanese Patent No. 1093211 discloses a hybrid type cold / hot water system using heat pumps using air heat and hydrothermal sources. The system combines two heat pump units, one using air heat and one using hydrothermal heat, to provide continuous supply of heat sources, mechanical stability, and cross-use between heat sources.

그러나 이 시스템은 두 개의 히트펌프 유닛 및 또 하나의 제상 유닛을 결합하는 구조이며 이 경우 각 히트펌프 유닛 역시 많은 구성을 포함함에 따라, 규모가 크고 복잡하여 실제로 적용하기에는 실용적이지 못하다. 더욱이 상기 제상 유닛이 가동되는 경우 히트펌프 사이클 운전 중 순간적인 고저압 변환에 따른 역발란스에 의하여 압축기 및 다른 요소의 손상이 유발되기도 한다.
However, this system is a structure that combines two heat pump units and another defrost unit, and in this case, each heat pump unit also includes a large number of components, which is large and complicated, so that it is not practical for practical application. Furthermore, when the defrost unit is operated, the compressor and other elements are damaged due to the inverse balancing caused by the instantaneous high-to-low pressure change during the operation of the heat pump cycle.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것이다. 본 발명의 목적은 공기열과 수열을 적절하게 이용하여 에너지 및 기계 효율을 향상시키는 한편, 구조적으로도 가능한 간단하고 컴팩트하게 설계하여 실제로 설치 및 적용이 간편하도록 한 히트펌프 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above. It is an object of the present invention to provide a heat pump system which is improved in energy and mechanical efficiency by appropriately using air heat and hydrothermal heat,

본 발명의 히트펌프 시스템은:The heat pump system of the present invention comprises:

각각 급수라인과 환수라인 및 순환펌프를 포함하며, 제1열교환기 및 제2열교환기에서 열교환 방식으로 온수 또는 냉수로 출력하는 제1처리부와 제2처리부;A first processing unit and a second processing unit, each of which includes a water supply line, a water return line, and a circulation pump, and outputs the hot water or cold water through heat exchange in the first heat exchanger and the second heat exchanger;

열매체를 고온고압으로 공급하는 압축기, 상기 제1처리부 급수라인의 공급수와 열교환하는 제1열교환기, 감압용 팽창밸브, 상기 제2처리부 급수라인의 공급수와 열교환하는 제2열교환기, 외부공기와 열교환하는 증발기를 포함하는 회로로서, 사방밸브에 의하여 열매체 흐름이 제어되는 히트펌프 유닛;A second heat exchanger for exchanging heat with water supplied from the second treatment section water supply line, a second heat exchanger for exchanging heat with the outside air A heat pump unit in which a flow of heat medium is controlled by a four-way valve;

상기 제2처리부의 양 라인과 그 사이 배치된 온수탱크를 포함하는 온수 순환회로로서, 상기 제2열교환기에서 열교환하는 제상부;A hot water circulation circuit including both lines of the second treatment section and a hot water tank disposed therebetween, the hot water circulation circuit comprising: an upper part for heat-exchanging in the second heat exchanger;

를 포함하여 이루어진다.
.

바람직하게, 상기 히트펌프 유닛은: 상기 팽창밸브와 증발기를 직접 연결하는 직렬관로와 밸브; 상기 제2열교환기를 상기 직렬관로에 연결하는 병렬관로와 밸브를 더 포함하여 이루어진다.Preferably, the heat pump unit comprises: a series pipe and valve directly connecting the expansion valve and the evaporator; And a parallel pipe connecting the second heat exchanger to the series pipe and a valve.

또한 바람직하게, 상기 히트펌프 유닛은: 증발기를 거치지 않고 압축기로 연결되는 단축관로와 밸브를 더 포함하여 이루어진다.
Still preferably, the heat pump unit further comprises: a single-shaft conduit connected to the compressor without passing through the evaporator and a valve.

본 발명의 히트펌프 시스템은, 공기열과 수열원을 함께 이용하되 하나의 히트펌프 유닛을 적용하면서 온수생산, 냉수생산, 제상운전 등이 모두 가능하도록 설계될 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면, 시스템의 에너지 및 기계 효율을 향상시키는 한편, 구조적으로도 가능한 간단하고 컴팩트하게 설계하여 실제로 설치 및 적용이 간편한 효과가 발생한다.
The heat pump system of the present invention can be designed so that hot water production, cold water production, defrost operation, etc. can be performed while using one heat pump unit while using air heat and hydrothermal source together. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the energy and mechanical efficiency of the system, and to design the structure as simple and compact as possible, so that the installation and application are easy.

도 1은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 구성도.
도 2는 도 1을 이용한 온수생산 운전을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 1을 이용한 제상운전을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 1을 이용한 냉·온수 동시생산 운전을 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 1을 이용한 냉수생산 운전을 설명하기 위한 도면.1 is a configuration diagram of a heat pump system according to the present invention;
FIG. 2 is a view for explaining hot water production operation using FIG. 1; FIG.
Fig. 3 is a view for explaining the defrosting operation using Fig. 1; Fig.
Fig. 4 is a view for explaining the simultaneous cold / hot water production operation using Fig. 1; Fig.
5 is a view for explaining cold water production operation using Fig. 1; Fig.

이상에서 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명 히트펌프 시스템의 특징과 작용효과들은, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예 기재를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 각 도면에서, 본 발명의 히트펌프 시스템은 부호 '10'으로 표시되어 있다.
The features and operation effects of the heat pump system of the present invention described or not described above will become more apparent from the following description of the embodiments with reference to the accompanying drawings. In each figure, the heat pump system of the present invention is indicated by the reference numeral '10'.

도 1을 참조하면, 본 발명의 히트펌프 시스템(10)은 물을 공급 및 출력하는 제1처리부(10a)와 제2처리부(10b), 상기 처리부(10a,10b)의 공급수 및 외부공기와 열교환하도록 설계된 순환 회로형 히트펌프 유닛(20), 상기 제2처리부(10b)에 폐회로 형태로 설계된 제상부(30)를 포함하여 이루어진다. 우선, 상기 제상부(30)는 히트펌프 유닛(20)을 구성하는 일부에 서리나 성에가 낀 것을 제거하기 위한 구성임을 밝혀 둔다.
1, a heat pump system 10 according to the present invention includes a first processing unit 10a and a second processing unit 10b for supplying and outputting water, a water supply unit for supplying water to the processing units 10a and 10b, A circulation-type heat pump unit 20 designed to exchange heat, and a top portion 30 designed in the form of a closed circuit in the second processing portion 10b. First, it will be understood that the upper portion 30 is a structure for removing frost or frost on a part constituting the heat pump unit 20.

상기 제1처리부(10a)와 제2처리부(10b)는 각각 저장탱크(11a,11b)로부터 연장된 급수라인(12a,12b)과 환수라인(13a,13b) 및 순환펌프(14a,14b)를 포함하며, 후술하는 제1열교환기(22)와 제2열교환기(23)에서 히트펌프 유닛(20)의 순환 열매체와 열교환하여 냉·온수를 출력하도록 설계되어 있다. 각 처리부(10a,10b)에서, 상기 급수라인과 환수라인(12a-12b,13a-13b)은 시스템(10)의 운전상태에 따라 위치가 서로 바뀔 수 있다.
The first processing unit 10a and the second processing unit 10b are connected to the water supply lines 12a and 12b and the water return lines 13a and 13b and the circulation pumps 14a and 14b extending from the storage tanks 11a and 11b, And is designed to output cold / hot water by exchanging heat with the circulating heating medium of the heat pump unit 20 in the first heat exchanger 22 and the second heat exchanger 23 described later. In each of the processing units 10a and 10b, the water supply line and the water return lines 12a-12b and 13a-13b may be changed in position according to the operation state of the system 10. [

여기에서, 상기 제2처리부(10b)는 제1처리부(10a)와 비교하여 제상부(30)를 더 포함하고 있다. 상기 제상부(30)는 제2처리부(10b)의 양 라인(12b,13b)과 그 사이 배치된 온수탱크(31)를 포함하는 온수 순환회로로서, 상기 제2열교환기(23)에서 열매체와 열교환하도록 설계되어 있다. 본 발명에서, 상기 제상부(30)의 구성은 히트펌프 유닛(20)의 고압 및 저압 사이클에 관여하지 않으므로, 제상을 위하여 히트펌프 유닛(20)의 역구동 또는 고압 및 저압 사이클이 변화될 필요가 없다.
Here, the second processing unit 10b further includes the upper portion 30 as compared with the first processing unit 10a. The upper part 30 is a hot water circulation circuit including both lines 12b and 13b of the second processing part 10b and a hot water tank 31 interposed therebetween. In the second heat exchanger 23, It is designed for heat exchange. In the present invention, since the structure of the upper portion 30 is not involved in the high-pressure and low-pressure cycles of the heat pump unit 20, it is necessary to reverse the high-pressure and low-pressure cycles of the heat pump unit 20 for defrosting There is no.

상기 제상부(30) 온수는 별도로 투입될 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 제1처리부(10a) 또는 제2처리부(10b)에서 생산된 온수가 제상부(30)에 공급되도록 설계될 수 있다. 이때 온수탱크(31)는 반드시 저장탱크(11a,11b)와 별도로 구비될 필요는 없으며, 구조적으로 단지 저장탱크(11a,11b)로 대체될 수 있다.
The hot water of the upper portion 30 may be separately supplied. Although not shown, the hot water produced by the first processing unit 10a or the second processing unit 10b may be designed to be supplied to the upper portion 30. At this time, the hot water tank 31 need not necessarily be provided separately from the storage tanks 11a and 11b, but can be replaced with only the storage tanks 11a and 11b structurally.

상기 히트펌프 유닛(20)은 순환하는 열매체를 고온고압으로 공급하는 압축기(21), 상기 제1처리부 급수라인(12a)의 공급수와 열교환하는 제1열교환기(22), 감압용 팽창밸브(24), 상기 제2처리부 급수라인(12b)의 공급수와 열교환하는 제2열교환기(23), 외부공기와 열교환하는 증발기(25)를 차례로 포함하는 회로로서, 사방밸브(26)에 의하여 열매체 흐름이 제어된다. 부호 29는 제1열교환기(22)를 통과하면서 응축 및 액화된 열매체를 일시 저장하거나 시스템 정지시 열매체를 회수하여 저장하는 수액기이다.
The heat pump unit 20 includes a compressor 21 for supplying a circulating heating medium at a high temperature and a high pressure, a first heat exchanger 22 for exchanging heat with water supplied to the first treatment section feed line 12a, A second heat exchanger 23 for exchanging heat with the water supplied to the second treatment section water feed line 12b and an evaporator 25 for heat exchange with outside air, The flow is controlled. Reference numeral 29 denotes a receiver for temporarily storing the condensed and liquefied heating medium while passing through the first heat exchanger 22 or for recovering and storing the heating medium when the system is stopped.

이러한 구조의 히트펌프 유닛(20)을 통하여 열매체가 압축, 응축, 감압, 증발 등 필요한 변화를 수행하면서 순환되는 것이다.
Through the heat pump unit 20 having such a structure, the heating medium is circulated while performing necessary changes such as compression, condensation, decompression, and evaporation.

본 실시예에서, 상기 히트펌프 유닛은(20)은 팽창밸브(24)와 증발기(25)를 직접 연결하는 직렬관로(27a)와 그 개폐 밸브(V1)와, 제2열교환기(23)를 상기 직렬관로(27a)에 연결하는 병렬관로(28)와 그 개폐 밸브(V2)를 더 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 히트펌프 유닛(20)은: 제2열교환기(23) 증발기(25)를 거치지 않고 압축기(21)로 연결되는 단축관로(27b)와 밸브(V3)를 더 포함하여 이루어진다. 이 관로(27a,27b,28) 관련구조들은 실제로 시스템(10)의 필요한 운전상태에 따라 최적의 동작을 만들어내기에 상당히 유리하다고 판단된다.
In the present embodiment, the heat pump unit 20 includes a series pipe 27a for directly connecting the expansion valve 24 and the evaporator 25, an on-off valve V1, and a second heat exchanger 23 And a parallel pipe 28 connected to the series pipe 27a and the on-off valve V2. The heat pump unit 20 further includes a second expansion valve 23 and a valve V3 connected to the compressor 21 without passing through the evaporator 25. It is believed that the structures associated with the conduits 27a, 27b, 28 are in fact advantageous for producing optimal operation in accordance with the required operating conditions of the system 10. [

상기한 구성들은 본 발명의 히트펌프 시스템(10)이, 비교적 간단한 구성에 의하여, 필요에 따라 온수생산, 냉수생산, 제상운전 등의 필요한 운전을 효율적으로 수행할 수 있도록 해 준다. 아래에서는 본 발명의 히트펌프 시스템(10)을 통하여 제어 및 수행될 수 있는 운전상태들을 설명한다.
The above-described configurations allow the heat pump system 10 of the present invention to efficiently perform necessary operations such as hot water production, cold water production, and defrosting operation, as required, by a relatively simple configuration. The operating states that can be controlled and performed through the heat pump system 10 of the present invention are described below.

공기열Air heat - 온수생산 운전 - Operation of hot water production

도 2를 참조하면, 압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체가 제1열교환기(22)를 통과하면서, 제1처리부(10a)의 급수라인(12a)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 환수라인(13a)을 통하여 온수가 출력될 수 있는 것이다.
2, the heat medium having high temperature and high pressure supplied through the compressor 21 is subjected to heat exchange with the water supplied to the water supply line 12a of the first processing unit 10a while passing through the first heat exchanger 22 . Therefore, hot water can be output through the water return line 13a.

도면에서 직렬관로(27a)의 밸브(V1)은 개방이고, 병렬관로(28)의 밸브(V2) 및 단축관로(27b)의 밸브(V3)는 폐쇄이다. 따라서 열교환 후 열매체는 수액기(29)-팽창밸브(24)-증발기(25)를 차례로 거쳐 저압상태로 압축기(21)에 흡입된다. 그리고 다시 제1열교환기(22)를 통과하게 되는 사이클로 순환하면서, 계속하여 온수생산이 가능하게 된다.
In the drawing, the valve V1 of the series line 27a is open, and the valve V2 of the parallel line 28 and the valve V3 of the single line 27b are closed. Therefore, the heat medium after the heat exchange is sucked into the compressor 21 through the receiver 29, the expansion valve 24, and the evaporator 25 in this order. Then, the hot water is continuously circulated while being circulated through the first heat exchanger (22).

공기열Air heat - 제상운전 - Defrosting operation

도 3을 참조하면, 예컨대 도 2의 온수생산 운전 중 증발기(25)에 일정량 적상되면, 저장탱크(11b)로부터 급수가 정지된 상태로, 제상부(30)의 밸브(V4)가 개방되면서 온수탱크(31)의 물이 제상부(30) 회로를 순환하며, 이때 제2열교환기(23)에서 저압의 열매체와 열교환이 이루어진다. 당연히, 병렬관로(28)의 밸브(V2)는 개방이고, 직렬관로(27a)의 밸브(V1)는 폐쇄이다. 그 후 저압의 고온의 열매체가 증발기(25)에 공급되면서 적상이 제거되는 것이다.
Referring to FIG. 3, when a certain amount of water is supplied to the evaporator 25 during the hot water production operation of FIG. 2, the valve V4 of the upper portion 30 is opened while the water supply from the storage tank 11b is stopped, The water in the tank 31 circulates through the upper portion 30 circuit and the heat exchanges with the low-pressure heat medium in the second heat exchanger 23 at this time. Naturally, the valve V2 of the parallel conduit 28 is open and the valve V1 of the serial conduit 27a is closed. Thereafter, the low-pressure, high-temperature heating medium is supplied to the evaporator 25, and the enemy phase is removed.

이 열매체는 적상과 열교환하여 저압저온으로 변화하며, 다시 압축기(21)로 흡입되어 도 2와 같은 온수생산 운전이 이루어질 수 있는 것이다. 즉, 제상 도중에도 종전의 순환 사이클이 계속되는 것이다. 여기에서, 상기 온수탱크(31)의 온수는 제1처리부(10a) 또는 제2처리부(10b)에서 생산되어 공급된 온수이거나 별도로 공급된 온수이다.
The heat medium is exchanged with the red phase by a low pressure and low temperature, and is again sucked into the compressor (21), so that hot water production operation as shown in FIG. 2 can be performed. That is, the conventional cycle continues even during defrosting. Here, the hot water in the hot water tank 31 is hot water supplied or separately supplied from the first processing unit 10a or the second processing unit 10b.

수열 - 온수/냉수생산 운전Hydrothermal - Production of hot / cold water

도 4를 참조하면, 압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체가 제1열교환기(22)를 통과하면서, 제1처리부(10a)의 급수라인(12a)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 환수라인(13a)을 통하여 온수가 출력될 수 있는 것이다.
4, the heat medium having high temperature and high pressure supplied through the compressor 21 is subjected to heat exchange with the water supplied to the water supply line 12a of the first processing unit 10a while passing through the first heat exchanger 22 . Therefore, hot water can be output through the water return line 13a.

도면에서 직렬관로(27a)의 밸브(V1)는 폐쇄이고, 병렬관로(28)의 밸브(V2) 및 단축관로(27b)의 밸브(V3)는 개방이다. 따라서 열교환 후 열매체는 수액기(29)-팽창밸브(24)를 통과한 후, 저온저압의 상태로 제2열교환기(23)로 공급되는데, 이때 제2처리부(10b)의 급수라인(12b)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 환수라인(13b)을 통하여 냉수가 출력될 수 있는 것이다.
In the drawing, the valve V1 of the series line 27a is closed, and the valve V2 of the parallel line 28 and the valve V3 of the single line 27b are open. After the heat exchange, the heat medium is supplied to the second heat exchanger 23 at a low temperature and a low pressure after passing through the receiver 29 and the expansion valve 24. At this time, the water supply line 12b of the second processing unit 10b, Exchanged with the water supplied as water. Therefore, cold water can be output through the water return line 13b.

그 후 저압의 열매체는 증발기(25)를 거치거나 또는 증발기(25)를 거치지 않는 단축관로(27b) 및 그 개폐 밸브(V3)를 거쳐, 압축기(21)에 흡입된다. 그리고 다시 제1열교환기(22)를 통과하게 되는 사이클로 순환하면서, 계속하여 온수 및 냉수의 생산이 가능하게 되는 것이다.
Thereafter, the low-pressure heat medium is sucked into the compressor 21 via the single-shaft conduit 27b through the evaporator 25 or the evaporator 25 and the on-off valve V3. Then, the hot water and cold water can be continuously produced while circulating through the first heat exchanger (22).

공기열Air heat - 냉수/온수생산 운전 - Chilled / hot water production operation

도 5를 참조하면, 압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체가 증발기(5)에서 공기와 열교환한 후 수액기(29)로 유입되고 팽창밸브(24)를 거치면서 저온저압으로 제1열교환기(22)를 통과한다. 이때 제1처리부(10a)의 급수라인(12a)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 그 환수라인(13a)을 통하여 냉수가 출력될 수 있는 것이다. 단지 냉수생산을 필요로 하는 경우, 직렬관로(27a)의 밸브(V1)는 개방이고, 병렬관로(28)의 밸브(V2)는 폐쇄이다.
5, the high-temperature and high-pressure heat medium supplied through the compressor 21 is heat-exchanged with air in the evaporator 5, then flows into the receiver 29, passes through the expansion valve 24, Passes through the heat exchanger (22). At this time, heat exchange is performed with the water supplied to the water supply line 12a of the first processing unit 10a. Therefore, the cold water can be output through the water return line 13a. If only cold water production is required, the valve V1 of the series line 27a is open and the valve V2 of the parallel line 28 is closed.

그러나 냉수 및 온수의 동시생산의 경우에는 반대로 직렬관로(27a)의 밸브(V1)는 폐쇄이고 개방이고, 병렬관로(28)의 밸브(V2)는 개방이다. 이 상태에서 압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체는 증발기(5)를 거쳐 제2열교환기(23)로 공급되는데, 이때 제2처리부(10b)의 급수라인(12b)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 환수라인(13b)을 통하여 온수가 출력될 수 있는 것이다.
However, in the case of simultaneous production of cold water and hot water, the valve V1 of the serial line 27a is closed and open, and the valve V2 of the parallel line 28 is open. In this state, the high-temperature and high-pressure heat medium supplied through the compressor 21 is supplied to the second heat exchanger 23 via the evaporator 5. At this time, the water supplied to the water supply line 12b of the second processing unit 10b And heat exchange is performed. Therefore, hot water can be output through the water return line 13b.

여기에서 온수 사용량에 따라 증발기(5) 팬의 가동여부가 결정되며, 예컨대 온수 사용량이 많을 경우에는 동시에 단축관로(27b)를 개방하여 고온고압 열매체의 흐름을 촉진할 수 있다.
Here, whether or not the fan of the evaporator 5 is operated depends on the amount of hot water used. For example, when the amount of hot water to be used is large, the single axis pipe 27b may be simultaneously opened to facilitate the flow of the high temperature and high pressure heat medium.

위와 같이 온수생산에 사용된 열매체는 다시 수액기(29)-팽창밸브(24)를 거쳐 제1열교환기(22)를 통과하면서 위와 같이 냉수를 생산하게 되며, 그 후 저압상태로 압축기에 흡입되고 다시 제2처리부(10b)에서 온수, 제1처리부(10a)에서 냉수의 생산 사이클로 순환하면서, 계속하여 온수 및 냉수의 생산이 가능하게 되는 것이다.
The heating medium used for hot water production passes through the first heat exchanger 22 through the receiver 29 and the expansion valve 24 to produce cold water as described above and then sucked into the compressor at a low pressure Hot water and cold water can be continuously produced while circulating the hot water in the second treatment section 10b and the cold water production cycle in the first treatment section 10a.

이상 설명한 운전상태 또는 방법에서 알 수 있듯이, 본 발명의 히트펌프 시스템(10)은 공기열과 수열을 적절히 이용하고, 회로를 필요에 따라 효율적으로 이용할 수 있도록 설계함으로써, 운전상태에 대응하여 최적으로 작동하여 온수생산, 냉수생산, 제상 등의 목적으로 가동될 수 있는 장점이 있는 것이다.
As can be seen from the above-described operating state or method, the heat pump system 10 of the present invention is designed to appropriately use the air heat and the heat heat and to use the circuit efficiently as required, And can be operated for purposes such as hot water production, cold water production, and defrosting.

10. 히트펌프 시스템 10a. 제1처리부
10b. 제2처리부 11a,11b. 저장탱크
12a,12b. 급수라인 13a,13b. 환수라인
14a,14b. 순환펌프 20. 히트펌프 유닛
21. 압축기 22. 제1열교환기
23. 제2열교환기 24. 팽창밸브
25. 증발기 26. 사방밸브
27a. 직렬관로 27b. 단축관로
28. 병렬관로 30. 제상부
31. 온수탱크
V1,V2,V3,V4. 밸브10. Heat pump system 10a. The first processing unit
10b. The second processing unit 11a, 11b. Storage tank
12a, 12b. Water supply lines 13a and 13b. Water line
14a, 14b. Circulation pump 20. Heat pump unit
21. Compressor 22. First heat exchanger
23. Second heat exchanger 24. Expansion valve
25. Evaporator 26. Four-way valve
27a. Series line 27b. Shortening duct
28. Parallel piping 30. Top section
31. Hot water tank
V1, V2, V3, V4. valve

Claims (11)

각각 급수라인(12a,12b)과 환수라인(13a,13b) 및 순환펌프(14a,14b)를 포함하며, 제1열교환기(22) 및 제2열교환기(23)에서 열교환에 방식으로 온수 또는 냉수로 출력하는 제1처리부(10a)와 제2처리부(10b);
열매체를 고온고압으로 공급하는 압축기(21), 상기 제1처리부 급수라인의 공급수와 열교환하는 제1열교환기(22), 감압용 팽창밸브(24), 상기 제2처리부 급수라인의 공급수와 열교환하는 제2열교환기(23), 공기와 열교환하는 증발기(25)를 포함한 회로로서, 사방밸브(26)에 의해 열매체 흐름이 제어되는 히트펌프 유닛(20);
상기 제2처리부의 양 라인(12b,13b) 및 그 사이 배치된 온수탱크(31)를 포함하는 순환회로로서, 상기 제2열교환기(23)에서 열교환하는 제상부(30);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.
(12a and 12b) and water-return lines (13a and 13b) and circulation pumps (14a and 14b), and the hot water or hot water in the first heat exchanger (22) and the second heat exchanger (23) A first processing unit 10a and a second processing unit 10b for outputting cold water;
A compressor 21 for supplying the heating medium at a high temperature and a high pressure, a first heat exchanger 22 for performing heat exchange with water supplied to the first treatment section water feed line, a pressure reducing expansion valve 24, A second heat exchanger (23) for exchanging heat, and an evaporator (25) for heat exchange with air, the heat pump unit (20) having a heating fluid flow controlled by a four - way valve (26);
(30) for heat exchange in the second heat exchanger (23), the circulation circuit including both lines (12b, 13b) of the second treatment section and a hot water tank (31) disposed therebetween.
The heat pump system comprising:
제1항에 있어서,
상기 히트펌프 유닛(20)은:
상기 팽창밸브와 증발기를 직접 연결하는 직렬관로(27a)와 밸브(V1);
상기 제2열교환기를 상기 직렬관로에 연결하는 병렬관로(28)와 밸브(V2);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
The heat pump unit (20) comprises:
A series line 27a and a valve V1 for directly connecting the expansion valve and the evaporator;
A parallel line (28) connecting the second heat exchanger to the series line and a valve (V2);
Further comprising: a first heat exchanger for supplying heat to the first heat exchanger;
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 히트펌프 유닛(20)은:
증발기를 거치지 않고 압축기로 연결되는 단축관로(27b)와 밸브(V3);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 히트펌프 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
The heat pump unit (20) comprises:
A single-shaft conduit 27b and a valve V3 connected to the compressor without passing through the evaporator;
Further comprising: a second heat pump system for heating the first heat pump system.
제2항에 있어서,
상기 히트펌프 시스템은 온수생산 운전시:
압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체가 제1열교환기(22)를 통과하면서, 제1처리부(10a)의 급수라인(12a)으로 공급된 물과 열교환이 이루어짐에 따라 환수라인(13a)을 통하여 온수가 출력되며;
이때 직렬관로(27a)는 개방이고, 병렬관로(28)는 폐쇄이고;
열교환 후 열매체는 팽창밸브(24)와 증발기(25)를 차례로 거쳐 저압상태로 압축기(21)에 흡입되는 것;
을 특징으로 하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.
3. The method of claim 2,
In the hot water production operation,
The high-temperature and high-pressure heat medium supplied through the compressor 21 passes through the first heat exchanger 22 and is heat-exchanged with the water supplied to the water supply line 12a of the first processing unit 10a, And the hot water is output through the heat exchanger;
Wherein the series line 27a is open and the parallel line 28 is closed;
The heat medium after the heat exchange is sucked into the compressor 21 in the low pressure state through the expansion valve 24 and the evaporator 25 in order;
Wherein the heat pump system is a hybrid type air heat pump system.
제2항에 있어서,
상기 히트펌프 시스템은 제상운전시:
증발기(25)에 일정량 적상되면, 저장탱크(11b)로부터 급수가 정지된 상태로, 제상부(30)의 밸브(V4)가 개방되면서 온수탱크(31)의 물이 제상부(30) 회로를 순환하면서, 제2열교환기(23)에서 저압의 열매체와 열교환이 이루어진 후 고온의 열매체가 증발기(25)에 공급되면서 적상이 제거되는 것이며;
이때 병렬관로(28)는 개방이고, 직렬관로(27a)는 폐쇄인 것;
을 특징으로 하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.
3. The method of claim 2,
In the defrost operation,
The water in the hot water tank 31 flows into the upper portion 30 circuit while the valve V4 in the upper portion 30 is opened while the water supply from the storage tank 11b is stopped Exchanged with the low-pressure heat medium in the second heat exchanger 23, and then the high-temperature heat medium is supplied to the evaporator 25 to remove the droplet;
Wherein the parallel conduit 28 is open and the series conduit 27a is closed;
Wherein the heat pump system is a hybrid type air heat pump system.
제2항에 있어서,
상기 히트펌프 시스템은 온수/냉수생산 운전시:
압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체가 제1열교환기(22)를 통과하면서, 제1처리부(10a)의 급수라인(12a)으로 공급된 물과 열교환이 이루어짐에 따라, 환수라인(13a)을 통하여 온수가 출력되며;
이때 직렬관로(27a)는 폐쇄이고, 병렬관로(28)는 개방이고;
열교환 후 열매체는 팽창밸브(24)를 통과한 후, 저온저압의 상태로 제2열교환기(23)로 공급되는데, 이때 제2처리부(10b)의 급수라인(12b)으로 공급된 물과 열교환이 이루어짐에 따라 환수라인(13b)을 통하여 냉수가 출력되는 것;
을 특징으로 하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.
3. The method of claim 2,
The heat pump system is operated in the hot water / cold water production operation:
The high-temperature and high-pressure heat medium supplied through the compressor 21 passes through the first heat exchanger 22 and is heat-exchanged with the water supplied to the water supply line 12a of the first processing unit 10a, The hot water is output through the hot water supply unit 13a;
Wherein the series line 27a is closed and the parallel line 28 is open;
After passing through the expansion valve 24, the heat medium is supplied to the second heat exchanger 23 at a low temperature and a low pressure. At this time, heat exchange with water supplied to the water feed line 12b of the second processing unit 10b The cold water is output through the water return line 13b as it is made;
Wherein the heat pump system is a hybrid type air heat pump system.
제6항에 있어서,
상기 히트펌프 유닛(20)은 증발기를 거치지 않고 압축기로 연결되는 단축관로(27b)와 밸브(V3)를 포함하하며;
제2열교환기(23)에서 열교환 후 저압의 열매체는 증발기(25)를 거치거나 또는 단축관로(27b)를 거쳐, 압축기(21)에 흡입되는 것;
을 특징으로 하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.
The method according to claim 6,
The heat pump unit (20) includes a single-shaft conduit (27b) and a valve (V3) connected to the compressor without passing through an evaporator;
The low-pressure heat medium after heat exchange in the second heat exchanger 23 is sucked into the compressor 21 via the evaporator 25 or the single-shaft duct 27b;
Wherein the heat pump system is a hybrid type air heat pump system.
제2항에 있어서,
상기 히트펌프 시스템은 냉수생산 운전시:
압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체가 증발기(5)에서 공기와 열교환 후 팽창밸브(24)를 거쳐 저온저압으로 제1열교환기(22)를 통과하면서, 제1처리부(10a)의 급수라인(12a)으로 공급된 물과 열교환이 이루어짐에 따라, 환수라인(13a)을 통하여 냉수가 출력되며;
이때 직렬관로(27a)는 개방이고, 병렬관로(28)는 폐쇄인 것;
을 특징으로 하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.
3. The method of claim 2,
The heat pump system is operated in cold water production operation:
The high-temperature and high-pressure heat medium supplied through the compressor 21 passes through the first heat exchanger 22 at a low temperature and a low pressure via the expansion valve 24 after heat exchange with air in the evaporator 5, As the heat exchange with the water supplied to the water supply line 12a is performed, cold water is output through the water return line 13a;
Wherein the series line 27a is open and the parallel line 28 is closed;
Wherein the heat pump system is a hybrid type air heat pump system.
제2항에 있어서,
상기 히트펌프 시스템은 냉수/온수생산 운전시:
압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체는 증발기(5)를 거쳐 제2열교환기(23)로 공급되는데, 이때 제2처리부(10b)의 급수라인(12b)으로 공급된 물과 열교환이 이루어짐에 따라, 따라서 환수라인(13b)을 통하여 온수가 출력되며;
이때 직렬관로(27a)는 폐쇄이고, 병렬관로(28)는 개방이고;
다시 열매체가 팽창밸브(24)를 거쳐 저온저압으로 제1열교환기(22)를 통과하면서, 제1처리부(10a)의 급수라인(12a)으로 공급된 물과 열교환이 이루어짐에 따라, 환수라인(13a)을 통하여 냉수가 출력되는 것;
을 특징으로 하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.
3. The method of claim 2,
The heat pump system is operated in cold water / hot water production operation:
The high-temperature and high-pressure heat medium supplied through the compressor 21 is supplied to the second heat exchanger 23 via the evaporator 5. At this time, heat exchange with water supplied to the water supply line 12b of the second processing unit 10b Accordingly, hot water is output through the water return line 13b;
Wherein the series line 27a is closed and the parallel line 28 is open;
As the heat medium passes through the first heat exchanger 22 at low temperature and low pressure via the expansion valve 24 and heat exchange with water supplied to the water feed line 12a of the first processing section 10a is performed, The cold water is output through the heat exchanger 13a;
Wherein the heat pump system is a hybrid type air heat pump system.
제9항에 있어서,
상기 히트펌프 유닛(20)은 증발기를 거치지 않고 압축기로 연결되는 단축관로(27b)와 밸브(V3)를 포함하며;
상기 단축관로(27b)는 온수 출력량에 따라 개폐되는 것;
을 특징으로 하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.
10. The method of claim 9,
The heat pump unit (20) includes a single-shaft conduit (27b) and a valve (V3) connected to a compressor without passing through an evaporator;
The single-shaft conduit 27b is opened or closed according to the amount of hot water output;
Wherein the heat pump system is a hybrid type air heat pump system.
제5항에 있어서,
상기 온수탱크(31)의 온수는 제1처리부(10a) 또는 제2처리부(10b)에서 생산되어 공급된 온수이거나 별도로 공급된 온수인 것을 특징으로 하는 하이브리드형 히트펌프 공기열 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the hot water of the hot water tank (31) is hot water supplied or supplied separately from the first processing unit (10a) or the second processing unit (10b).
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